Lastan fojon ni parolis pri la trajtoj de la nova NB-IoT-normo el la vidpunkto de radio-alira reto-arkitekturo. Hodiaŭ ni diskutos, kio ŝanĝiĝis en la Kerna Reto sub NB-IoT. Do, ni iru.
Okazis signifaj ŝanĝoj al la kerno de la reto. Ni komencu per la fakto, ke nova elemento aperis, kaj ankaŭ kelkaj mekanismoj, kiuj estas difinitaj de la normo kiel "CIoT EPS-Optimumigo" aŭ optimumigo de la kerna reto por la ĉela Interreto de aferoj.
Kiel vi scias, en moveblaj retoj ekzistas du ĉefaj komunikaj kanaloj, nomataj Kontrolaviadilo (CP) kaj User Plane (UP). Kontrolaviadilo estas celita por interŝanĝo de servomesaĝoj inter diversaj retaj elementoj kaj estas uzata por certigi moviĝeblon (Movebleco-administrado) de aparatoj (UE) kaj establi/konservi datuman transdonon (Session Management). Uzanto-Aviadilo estas, fakte, kanalo por transdoni uzanttrafikon. En klasika LTE, la distribuado de CP kaj UP tra interfacoj estas kiel sekvas:
CP kaj UP-optimumigaj mekanismoj por NB-IoT estas efektivigitaj sur MME, SGW kaj PGW-nodoj, kiuj estas konvencie kombinitaj en ununuran elementon nomitan C-SGN (Cellular IoT Serving Gateway Node). La normo ankaŭ supozas la aperon de nova reto-elemento - SCEF (Service Capability Exposure Function). La interfaco inter MME kaj SCEF estas nomita T6a kaj estas efektivigita surbaze de la DIAMETRO-protokolo. Malgraŭ tio, ke DIAMETRO estas signala protokolo, en NB-IoT ĝi estas adaptita por transsendo de malgrandaj kvantoj da ne-IP-datumoj.
Kiel ĝia nomo indikas, SCEF estas Serva Kapabla Ekspozicio-Nodo. Alivorte, SCEF kaŝas la kompleksecon de la reto de la funkciigisto, kaj ankaŭ malpezigas aplikaĵprogramistojn de la bezono identigi kaj aŭtentikigi moveblajn aparatojn (UE), permesante al aplikaĵoserviloj (Aplika Servilo, ĉi-poste AS) ricevi datumojn kaj administri aparatojn per unuopa. API-interfaco.
La UE-identigilo fariĝas ne telefonnumero (MSISDN) aŭ IP-adreso, kiel estis la kazo en la klasika reto 2G/3G/LTE, sed la tiel nomata "ekstera ID", kiu estas difinita de la normo en la familiara formato. al programistoj de aplikaĵoj " @ " Ĉi tio estas aparta granda temo, kiu meritas apartan materialon, do ni ne parolos pri ĝi detale nun.
Nun ni rigardu la plej signifajn novigojn. "CIoT EPS-Optimumigo" estas la optimumigo de trafikaj transmisiaj mekanismoj kaj administrado de sesio de abonantoj. Jen la ĉefaj:
- DONAS
- NIDD
- PSM kaj eDRX-energioŝparaj mekanismoj
- HLCOM
DoNAS (Datumoj super NAS):
Ĉi tio estas mekanismo desegnita por optimumigi la translokigon de malgrandaj kvantoj da datumoj.
En klasika LTE, registrinte en la reto, abonanta aparato establas PDN-konekton (ĉi-poste nomatan PDN) per eNodeB al la MME-SGW-PGW. La UE-eNodeB-MME-konekto estas tielnomita "Signaling Radio Bearer" (SRB). Se necesas transdoni/ricevi datumojn, la UE establas alian ligon kun la eNodeB - "Data Radio Bearer" (DRB), por transdoni uzanttrafikon al la SGW kaj plu al la PGW (interfacoj S1-U kaj S5, respektive) . Ĉe la fino de la interŝanĝo kaj se ne ekzistas trafiko dum iom da tempo (kutime 5-20 sekundoj), ĉi tiuj konektoj finiĝas kaj la aparato eniras en standby-reĝimon aŭ "Idle Mode". Se necesas interŝanĝi novan parton de datumoj, SRB kaj DRB estas rekomencigitaj.
En NB-IoT, dissendo de uzanttrafiko povas esti farita per signalkanalo (SRB), en NAS-protokolmesaĝoj (). Agordo de DRB ne plu necesas. Ĉi tio signife reduktas la signalan ŝarĝon, ŝparas retajn radiofontojn kaj, plej grave, plilongigas la vivon de la baterio de la aparato.
En la sekcio eNodeB - MME, uzantdatenoj komencas esti transdonitaj per la S1-MME-interfaco, kio ne estis la kazo en klasika LTE-teknologio, kaj la NAS-protokolo estas uzata por tio, en kiu aperas la "Uzanto-datuma ujo".
Por efektivigi la translokigon de "Uzanto-Aviadilo" de MME al SGW, aperas nova interfaco S11-U, kiu estas desegnita por translokigo de malgrandaj kvantoj da uzantdatenoj. La S11-U-protokolo estas bazita sur GTP-U v1, kiu estas uzita por User Plane-dissendo sur aliaj retinterfacoj de la 3GPP-arkitekturo.
NIDD (sen-IP-datumlivero):
Kadre de plia optimumigo de mekanismoj por transdoni malgrandajn kvantojn da datumoj, krom la jam ekzistantaj PDN-tipoj, kiel IPv4, IPv6 kaj IPv4v6, aperis alia tipo - ne-IP. En ĉi tiu kazo, la UE ne ricevas IP-adreson kaj datumoj estas transdonitaj sen uzi la IP-protokolon. Estas pluraj kialoj por ĉi tio:
- IoT-aparatoj kiel sensiloj povas transdoni tre malgrandajn kvantojn da datumoj, 20 bajtojn aŭ malpli. Konsiderante ke la minimuma IP-kapa grandeco estas 20 bajtoj, IP-enkapsuligo foje povas esti sufiĉe multekosta;
- Ne necesas efektivigi IP-stakon sur la blato, kio kondukas al ilia redukto de kosto (demando por diskuto en la komentoj).
Ĝenerale, IP-adreso estas necesa por IoT-aparatoj elsendi datumojn per Interreto. En la koncepto NB-IoT, la SCEF funkcias kiel ununura AS-konektpunkto, kaj datum-interŝanĝo inter aparatoj kaj aplikaĵserviloj okazas per API. En la foresto de SCEF, ne-IP-datenoj povas esti elsenditaj al la AS per Punkto-al-Punkta (PtP) tunelo de la PGW kaj IP-enkapsuliĝo estos farita sur ĝi.
Ĉio ĉi kongruas en la paradigmon NB-IoT - maksimuma simpligo kaj redukto de kosto de aparatoj.
PSM kaj eDRX-energioŝparmekanismoj:
Unu el la ĉefaj avantaĝoj de LPWAN-retoj estas energiefikeco. Oni asertas, ke la aparato daŭras ĝis 10 jarojn da bateria vivo per ununura baterio. Ni komprenu kiel tiaj valoroj estas atingitaj.
Kiam aparato konsumas la malpli da energio? Korektu kiam ĝi estas malŝaltita. Kaj se estas neeble tute malŝalti la aparaton, ni malŝaltu la radiomodulon dum ĝi ne bezonas. Vi nur devas unue kunordigi ĉi tion kun la reto.
PSM (energioŝpara reĝimo):
La PSM-energioŝpara reĝimo permesas al la aparato malŝalti la radiomodulon dum longa tempo, restante registrita en la reto, kaj ne reinstali la PDN ĉiufoje kiam ĝi bezonas transdoni datumojn.
Por sciigi al la reto, ke la aparato ankoraŭ disponeblas, ĝi periode iniciatas ĝisdatigproceduron - Spurada Areo-Ĝisdatigo (TAU). La ofteco de ĉi tiu proceduro estas fiksita de la reto uzante tempigilon T3412, kies valoro estas transdonita al la aparato dum la Attach-proceduro aŭ la sekva TAU. En klasika LTE, la defaŭlta valoro de ĉi tiu tempigilo estas 54 minutoj, kaj la maksimumo estas 186 minutoj. Tamen, por certigi altan energi-efikecon, la bezono eliri ĉiujn 186 minutojn estas tro multekosta. La PSM-mekanismo estis evoluigita por solvi tiun problemon.
La aparato aktivigas la PSM-reĝimon transdonante la valorojn de du tempigiloj T3324 kaj T3412-Etendita en la mesaĝoj "Alektu Peton" aŭ "Spurado de Area Peto". La unua determinas la tempon, kiam la aparato estos disponebla post ŝanĝado al "Neaktiva Reĝimo". La dua estas la tempo post kiu la TAU devas esti farita, nur nun ĝia valoro povas atingi 35712000 413 413 sekundojn aŭ XNUMX tagojn. Depende de la agordoj, la MME povas akcepti la temporizajn valorojn ricevitajn de la aparato aŭ ŝanĝi ilin sendante novajn valorojn en la mesaĝoj "Alektu Akceptu" aŭ "Spurado de Areo Akceptu Ĝisdatigon". Nun la aparato ne povas ŝalti la radiomodulon dum XNUMX tagoj kaj resti registrita en la reto. Kiel rezulto, ni ricevas enormajn ŝparaĵojn en retaj rimedoj kaj energia efikeco de aparatoj!
Tamen, en ĉi tiu reĝimo la aparato ne disponeblas nur por envenantaj komunikadoj. Se necesas transdoni ion al la aplikaĵoservilo, la aparato povas eliri PSM iam ajn kaj sendi datumojn, post kio ĝi restas aktiva dum la T3324-tempigilo por ricevi informajn mesaĝojn de la AS (se ekzistas).
eDRX (plilongigita malkontinua ricevo):
eDRX, Plibonigita Intermita Ricevo. Por transdoni datumojn al aparato, kiu estas en "Neaktiva reĝimo", la reto faras sciigan proceduron - "Paging". Post ricevado de paĝigo, la aparato iniciatas la establadon de SRB por plia komunikado kun la reto. Sed por ne maltrafi la Paging-mesaĝon adresitan al ĝi, la aparato devas konstante monitori la radioaeron, kiu ankaŭ sufiĉe energikonsumas.
eDRX estas reĝimo en kiu la aparato ne ricevas mesaĝojn de la reto konstante, sed periode. Dum la proceduroj Attach aŭ TAU, la aparato konsentas kun la reto pri la tempointervaloj dum kiuj ĝi "aŭskultos" la elsendon. Sekve, la Paging procedo estos farita je la samaj intervaloj. En eDRX-reĝimo, la operacio de la aparato estas dividita en ciklojn (eDRX-ciklo). Komence de ĉiu ciklo estas tiel nomata "paĝiga fenestro" (Paging Time Window, ĉi-poste PTW) - jen la tempo, kiam la aparato aŭskultas la radiokanalon. Ĉe la fino de PTW, la aparato malŝaltas la radiomodulon ĝis la fino de la ciklo.
HLCOM (alta latenteca komunikado):
Se ĝi bezonas transdoni datumojn al Uplink, la aparato povas eliri iun el ĉi tiuj du energiŝparaj reĝimoj sen atendi ke la PSM aŭ eDRX-ciklo finiĝos. Sed eblas transdoni datumojn al la aparato nur kiam ĝi estas aktiva.
HLCOM-funkcio aŭ alta latenteca komunikado estas la bufro de Downlink-pakaĵoj sur la SGW dum la aparato estas en energiŝpara reĝimo kaj ne haveblas por komunikado. Bufritaj pakaĵetoj estos liveritaj tuj kiam la aparato eliras PSM farante TAU aŭ preterpasante Uplink-trafikon, aŭ kiam PTW okazas.
Ĉi tio, kompreneble, postulas konscion de la programistoj de IoT-produktoj, ĉar komunikado kun aparato ne estas atingita en reala tempo kaj postulas certan aliron por desegni la komercan logikon de aplikoj.
Konklude, ni diru: la enkonduko de io nova ĉiam estas ekscita, sed nun ni traktas normon, kiu ne estis plene provita eĉ de la "bizonoj" de la mondo, kiel Vodafone kaj Telefonica - do ĝi estas duoble ekscita. Nia prezento de la materialo ne ŝajnigas esti absolute kompleta, sed ni esperas, ke ĝi provizas sufiĉan komprenon de la teknologio. Ni dankus viajn komentojn.
Aŭtoro: Fakulo de la Departemento pri Konverĝaj Solvoj kaj Plurmedia Servoj Alexey Lapshin
fonto: www.habr.com